纳米结构影响沸腾换热特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟液体在纳米结构表面的快速沸腾过程.主要研究了纳米结构表面粗糙度以及栏栅形和棋盘形两种排列方式对液体快速沸腾过程以及换热特性的影响.研究结果表明,随着纳米结构表面粗糙度的增加,栏栅形和棋盘形纳米结构表面液体沸腾起始时间均提前.当栏栅形和棋盘形纳米结构表面粗糙度相同时,棋盘形纳米结构表面会进一步缩短液体沸腾起始时间.形成这种现象的原因是纳米结构表面粗糙度的增加,增加了固液接触面积,提高了初始时刻热通量,减小了固液界面热阻,导致表面附近液体动能增大,增大了液体高度方向的温度梯度,有利于液体发生沸腾.当纳米结构表面粗糙度相同时,棋盘形纳米结构表面具有较小的界面热阻,从而缩短了沸腾所需要的时间.     

新型共沸混合工质HC170／FC116沸腾传热实验研究

实验测量了新型共沸混合工质HC170/FC116的池核沸腾传热特性.实验测量的加热面为紫铜表面,热流密度范围为50 kW/m2～300 kW/m2.同时实验结果与复叠温区常用制冷剂R503和R508B的传热性能进行了比较,发现新型共沸混合工质HC170/FC116的传热性能高于R508B.最后对实验数据回归得到了共沸混合工质传热系数计算关联式,此关联式的计算值与实验数据的偏差在士10%以内.     

有机分子超薄膜的结构对摩擦的影响

采用分子动力学方法, 模拟了由脂肪酸C_nH_2n+1COOH}和C₁₇H₃₁COOH (n=12,13,14,15,16,17)组成的混合单层Langmuir-Blodgett(LB)膜间的摩擦特性, 探究了膜结构的变化对超薄膜的摩擦的影响. 结果显示. 在滑动过程中, 随着n的增加, 膜内分子的运动受到邻近分子的约束逐渐增加, 膜结构的稳定性也逐渐增加, 其剪切压逐渐减小, n=17时的剪切压最小. 在两单层膜之间无氢键形成; 而混合膜内的分子之间形成的氢键是单层膜结构稳定的主要因素, 其中n=16时形成的氢键最稳定, 但全部由相同C₁₇H₃₁COOH分子组成的单层膜的滑动效果最好. 分子的弯曲形变能对剪切压影响非常小.     

结构高度对纳米液滴碰撞壁面过程的影响

液滴与壁面的碰撞过程广泛存在于自然界以及各类生产生活中,探究其传热传质作用机理以及形态演变对发展表面自清洁、喷墨打印、强化滴状冷凝、抗结冰结霜等技术都具有重要意义。为了探究结构高度在碰撞过程中的作用,本文通过分子动力学模拟对纳米液滴与壁面的碰撞过程进行了研究。构建了具有方柱状结构的粗糙表面模型,研究了壁面上纳米柱状结构的高度对碰撞过程的影响,记录了液滴的变形过程,并对相关的动力学特征以及能量变化进行了分析。     

掺杂石墨烯纳米片对硝酸钠相变特性的影响及机理

纳米增强剂通常被用来提升相变材料的导热性能,但这种方式通常伴随着复合后材料相变焓的降低.虽然这种降低难以避免,但其微观机理乃至影响规律却始终未能明晰.为深入探究纳米复合相变材料相变焓降低的机理,本文以熔融硝酸钠(太阳盐的重要组成成分)为相变材料,制备了石墨烯纳米片质量分数为0%,0.5%, 1%, 1.5%, 2%的复合相变材料.通过实验测量与分子动力学模拟的方法深入分析了石墨烯纳米片的掺杂导致熔融硝酸钠产生团簇以及复合材料熔点和相变焓非依数性降低的影响机理.结果表明,石墨烯纳米片质量分数为1.5%时,硝酸钠致密层和石墨烯纳米片间的质心等效距离最接近他们相互作用势的势阱位置,此时二者之间相互吸引作用最强,熔盐分子的运动受限最为严重,难以发生熔化,从而导致相变焓降低最为显著.为了最大限度地避免纳米复合相变材料相变焓的损失,应根据相变材料与纳米增强剂的类型及其相互作用类型,合理选择纳米增强剂的质量分数.在实际应用中,恰当的质量分数还将在一定程度上降低复合相变材料的制备成本.     

表面纳米结构对过冷水形核的影响

采用分子动力学方法研究了电场作用下金属铝表面的不同纳米结构对过冷水形核的影响。在具有不同尺度表面结构的系统中,过冷水形核后均倾向于形成多晶结构。形核的过程不仅有六环结构的逐层生长同时也包含了冰相水分子间的聚并。此外,形核比较容易发生在亚表面层,光滑壁面附近的晶核比带结构表面附近的晶核具有更快的生长速度。     

纳米颗粒对沸腾活化核心密度的影响

根据实验所得沸腾曲线,对纳米颗粒悬浮液进行稳态数值模拟,计算了不同过热度下活化核心的密度.计算结果表明一对于不同浓度的纳米颗粒悬浮液,在考虑了其物性变化对沸腾传热的影响外,颗粒的加入对活化核心密度产生的影响是主要的因素,并且影响效果随颗粒浓度的变化不呈单向趋势.     

升膜式板式换热器的换热性能研究

升膜蒸发是在换热器表面形成一层薄液膜,薄膜蒸发能够强化换热。文中研究采用光滑铜板的板式升膜蒸发器,以去离子水作为介质,在不同进水流量、不同加热量(热流密度)下,测定换热器某些点的局部换热系数,计算出总的换热系数,研究影响板式换热器升膜蒸发的因素和变化趋势。     

A molecular dynamics simulation of nanoscale convective heat transfer with the effect of axial heat conduction

Effective heat dissipation from nano-fluidic devices is sometimes necessary to ensure their performance and lifespan. In the molecular dynamics simulation of nanoscale convective heat transfer, thermostats cannot be directly applied to the fluid because of the non-uniform temperature distribution. Periodic boundary is typically utilised, but unrealistic axial heat conduction exists when there is a temperature difference between the outlet and images of inlet atoms. In this paper, the effect of axial conduction caused by periodic boundary is investigated through the Péclet number (Pe). Taking viscous dissipation into consideration, the magnitude of outlet thermal diffusion is observed to decrease with increasing Pe. The local average temperature of fluid changes in an exponential form except in the region close to the outlet. Results show that the contribution of outlet axial conduction to the local average temperature is less than 2.0% when Pe > 10. The main reason is that the magnitude of fluid velocity and viscous heat dissipation in nanochannels is much larger than that in macro-channels at the same Péclet number.     

相变换热混合工质板翅式换热器流动与传热数值模拟

采用由SRK方程计算得出的混合工质物性参数,将具有相变两相流体物性分三部分处理,得出混合工质分段物性数据拟合曲线,并输入FLUENT软件的材料物性数据文件中,作为数值模拟物性参数数据。在上述物性数据处理的基础上,对混合工质天然气液化装置中换热器采用分段方式进行稳态数值模拟研究,得到沿长度方向一定温度下传热系数、压力梯度的变化曲线。通过与MUSE软件数据比较,计算结果有一定合理性,所得结论为有相变换热的混合工质低温板翅式换热器的设计和优化提供一定参考。     

Effect of electric field on the enhanced heat transfer characteristic of an evaporator with multilayered sintered copper mesh

In this paper, it was investigated experimentally that the effect of different kinds of working fluid on the thermal performance of evaporator with capillary wick consisted by multilayered sintered copper mesh under different electric field strengths at the operating pressure of 1.01 × 10⁵ Pa R141b and R123 were used as the working fluids. The electric field strength in this study was in the range of 0kV/m–1600 kV/m, respectively. The experimental results showed that the applied electric field strength has significant effect on heat transfer characteristic. The heat transfer enhancement effects increased with the increase of the electric field. Under the applied electric field strength, the maximum heat transfer enhancement factors could reach as high as 1.5 and 1.32 for the two kinds of working fluids in the experiment.     

R410A和R22在水平内螺纹管内冷凝性能的实验研究

实验研究了环保替代制冷工质R410A和R22在冷凝温度40C时在内螺纹强化管(外径为9.52mm)内的冷凝换热特性,对二者的冷凝换热性能进行了对比,并研究了测试管外冷却水流量对换热系数的影响.结果表明:在管外冷却水流量相同时,R22的总换热系数K普遍比R410a小,而管内传热系数h,比R410A大.R22与R410A的总传热系数K均随管外冷却水流量的增加而增加,当制冷剂流量Gm大于300kg.s-1.m-2时,管外冷却水流量对总传热系数K的影响变小.     

Effects of inclined magnetic field on mixed convection in a nanofluid filled double lid-driven cavity with volumetric heat generation or absorption using finite element method

A computational analysis has been performed on mixed convection in a double sided lid-driven cavity in the presence of volumetric heat generation or absorption. Effects of inclined magnetic field are also studied. The governing parameters are solved via Galerkin weighted residual finite element method in space and the Crank–Nicolson in time. Governing parameters are nanoparticle volume fraction (0.0?≤???≤?0.04), Richardson number (0.01?≤?Ri?≤?10), internal heat generation or absorption parameter $(?10\le q\le 10),$ inclination angle of magnetic field (0°?≤?γ?≤?90°) and Hartmann number (0?≤?Ha?≤?100). It is observed that the highest heat transfer is obtained in case of the maximum value of heat absorption. As a further finding, heat transfer decreases with increasing of Hartmann number and increases with increasing of nanoparticle volume fraction.